一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法及其模具的制作方法
【专利摘要】一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法及其模具，该方法包括安装、测试、调试步骤，该模具包括凹模、设置于凹模上的压边圈以及与凹模配合的凸模，所述凹模上设置有凹模镶块，所述凸模上设置有凸模镶块，所述凹模镶块与凸模镶块均可调。本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法及其模具，能够在一套模具上实现超高强钢板在不同模具半径下的剪切开裂成形极限实验，有效降低成本，为改善板料、开裂控制和零件模具设计提供实验依据。
【专利说明】一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法及其模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属塑性加工与模具【技术领域】，尤其涉及一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法及其模具。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业快速发展和节能环保的要求，人们对汽车安全性能和低油耗提出了更高的要求。以双相钢(DP)为代表的超高强钢板冲压成形的零件，具有减轻重量和提高安全性能的双重优势，在车身骨架件和结构件上已得到广泛的应用。但随着强度的提升，超高强钢板的成形性能随之下降，并呈现小弯曲半径下的剪切开裂(Shear Fracture)特征，弓丨起学术界的高度关注，因此超高强钢板的剪切开裂成形性能测试及改善则显得日益重要。迄今为止，尚无对超高强钢板进行剪切开裂极限的试验所需要的相应的测试模具及方法。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法以及模具，本发明所述方法及模具，是对超高强钢板进行剪切开裂极限的试验所需要的相应的测试模具及方法，本发明的技术方案如下:
[0004]一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，包括以下步骤:
[0005](I)固定安装冲压模具，包括固定安装凸模、凹模、压边圈，
[0006](2)放置板料于压边圈上，移动压边圈贴紧凹模，压紧板料，
[0007](3)移动凸模，与凹模配合，使板料发生弯曲变形，
[0008](4)继续移动凸模，与凹模配合，使板料发生拉伸变形，
[0009]其特征在于，所述方法还包括以下步骤:
[0010](5)在所述步骤(4)中，保持凹模圆角半径较大值，不断降低凸模圆角半径直至凸模圆角处板料发生剪切开裂，
[0011](6)在所述步骤(4)中，保持凸模圆角半径较大值，改变凹模圆角半径直至凹模圆角半径处板料发生剪切开裂。
[0012]根据本发明的一种测试板高强钢板剪切开裂特性的方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，通过更换安装在凸模上的不同圆角半径的镶块不断降低凸模圆角半径。
[0013]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，其特征在于，在所述步骤
(6)中，通过更换安装在凹模上的不同圆角半径的镶块改变凹模圆角半径。
[0014]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，其特征在于，所述压边圈上设置有定位销，所述板料通过定位销定位。
[0015]一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，包括凹模、设置于凹模上的压边圈以及与凹模配合的凸模，其特征在于，所述凹模上设置有凹模镶块，所述凸模上设置有凸模镶块，所述凹模镶块与凸模镶块均可调。
[0016]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述凹模的上表面设置为勾状。
[0017]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述压边圈上设有键槽，定位键以及可更换的压边圈镶块，所述定位键安装在定位槽内，用于更换压边圈镶块时的定位。
[0018]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，用于固定安装凹模镶块的螺钉孔设置在凹模镶块的侧面。
[0019]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，用于固定安装压边圈镶块的螺钉孔设置在压边圈镶块的侧面。
[0020]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述凸模的底面设置有两个销孔，一个呈圆形，一个呈椭圆形。
[0021]根据本发明的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述压边圈与凹模上均设置有定位孔，通过定位孔对正凹模与压边圈。
[0022]如上所述，该技术方案具有以下优点:
[0023](I)提出了一种基于冲压成形通过改变凸模、凹模的圆角半径等关键参数，准确捕捉超高强钢板的剪切开裂特征的方法。
[0024](2)提出了一种新型评估模具的结构设计思路和方法，即凹模、压边圈和凸模均可以采用可更换、镶块式的结构设计，一套模具实现多套模具的效果，有效降低模具成本。
[0025](3)基于该方法和模具结构设计理念，开发了相应的模具。主要包括凹模、压边圈、凸模及相关附件，凹模采用镶块式结构设计，通过更换不同圆角半径的凹模镶块，可以捕捉凹模圆角处发生的剪切开裂特征。压边圈易磨损部位采用镶块式结构，便于更换和维护。凸模采用镶块结构，开发了不同圆角半径的系列凸模。
[0026](4)开发的凸模和凹模间采用“定位导向棒”的辅助定位方法，实现安装模具时两者的准确定位，保证实验时凸模和凹模的间隙精度。
[0027](5)凸模和压边圈间采用紧密配合设计，凸模定位精度高。
[0028]矩形试样放置于压边圈上，利用三个销钉实现“三点、两线”的定位法，定位准确、简单、快捷。
[0029](6)凸模镶块、凹模镶块和压边圈镶块采用优质DC53模具钢和TD处理，保证良好的耐磨性能。其他如压边圈本体、凹模本体等结构，采用传统45号模具钢调质处理，大大降低模具成本。
[0030](7)模具具有操作简单、方便、精度高、耐磨性能好、寿命长的优点，且镶块和垫片更换操作简单。
[0031](8)基于该模具结构设计方法，功能扩充时，可进一步开发不同圆角半径的凸模和凹模镶块。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的模具结构图；
[0033]图2为本发明的凹模镶块二维结构图；
[0034]图3为本发明的凹模镶块三维结构图；
[0035]图4为本发明的凹模结构图；
[0036]图5为本发明的压边圈结构图；
[0037]图6为本发明的凸模镶块结构图；
[0038]图7为辅助导向定位棒的安装结构图。
[0039]图中，I为凸模镶块，2为压边圈本体，3、4为压边圈镶块，5为定位销，6为凹模本体，7、8为凹模镶块,9为压环，10为定位键,11为勾型凹模镶块，12为定位孔,13为定位销躲空，14为压环，15为六处滑配面，16为圆形销孔，17为椭圆销孔，18为辅助导向定位棒。
【具体实施方式】
[0040]下面，结合附图对本发明进行详细描述。
[0041]模具各部分连接关系为:凸模镶块I通过定位销与主油缸活塞相连；压边圈本体2通过压环9与下工作台相连，压边圈镶块3、4通过螺钉锁付在压边圈本体2上；板件定位销5径直压入压边圈镶块3、4，定位键10通过螺钉锁付在压边圈本体2 ;凹模本体6通过压环9与上工作台相连，凹模镶块7、8通过螺钉锁付在凹模本体6上，由于凹模及压边圈都是圆形设计，之间难以快捷准确定位，故在凹模本体以及压边圈本体上对应的位置均开有定位孔12，用于辅助导向定位棒18的插入，通过辅助导向定位棒将凹模与压边圈对正后将凹模和压边圈的压环用螺栓锁紧，然后将辅助导向定位棒取出，完成凹模与压边圈的固定安装。
[0042]如图1、2、3、6所示，所述凹模本体与压边圈本体均采用优质45号钢，并经调质处理保证其表面硬度达到HRC28-32 ;所述凹模镶块与所述压边圈镶块均采用优质DC53模具钢并经TD处理，硬度达到HRC60以上，以保证其强度及耐磨性，所述凸模镶块设计为直通形，凸模底部的两个销孔，一个为圆形销孔16，一个为椭圆销孔17，使得凸模连接体和凸模镶块间的定位更加方便；所述凹模镶块底部采用机械钻孔方式加工出了两个定位销躲空13，所述凹模镶块与压边圈镶块均从侧面采用机械钻孔方式加工出了三个螺钉孔，通过螺钉分别紧固凹模镶块与凹模，压边圈镶块与压边圈，保证了压料面不受破坏也能实现镶块的快速更换；所述凹模镶块为勾型凹模镶块11，起到了防侧向力的作用，否则在成型时，由于凸模上行导致镶块受到较大的侧向力，会引起镶块固定螺钉松动，造成模具；压边圈与凸模之间设计了六处滑配面15，通过这四个面对凸模进行导向，因而压边圈内孔尺寸与凸模外形尺寸相适应，加工时需根据凸模配做。
[0043]在各部件安装完后，制动凸模，使之与凹模配合，完成工作，在工作过程中，通过分别更换凹模镶块与凸模镶块，根据不同的凹模圆角半径与不同的凸模圆角半径，测试高强钢板不同圆角半径极限的剪切开裂特性。
[0044]通过以上方法及相应的模具，实现在一套模具上实现超高强钢板在不同模具半径下的剪切开裂成形极限实验，达到一套模具实现多套模具的效果，有效降低模具成本。
【权利要求】
1.一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，包括以下步骤: (1)固定安装冲压模具，包括固定安装凸模、凹模、压边圈， (2)放置板料于压边圈上，移动压边圈贴紧凹模，压紧板料， (3)移动凸模，与凹模配合，使板料发生弯曲变形， (4)继续移动凸模，与凹模配合，使板料发生拉伸变形， 其特征在于，所述方法还包括以下步骤: (5)在所述步骤(4)中，保持凹模圆角半径较大值，不断降低凸模圆角半径直至凸模圆角处板料发生剪切开裂， (6)在所述步骤(4)中，保持凸模圆角半径较大值，改变凹模圆角半径直至凹模圆角半径处板料发生剪切开裂。
2.根据权利要求1所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，通过更换安装在凸模上的不同圆角半径的镶块不断降低凸模圆角半径。
3.根据权利要求1所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，通过更换安装在凹模上的不同圆角半径的镶块改变凹模圆角半径。
4.根据权利要求1所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的方法，其特征在于，所述压边圈上设置有定位销，所述板料通过定位销定位。
5.一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，包括凹模、设置于凹模上的压边圈以及与凹模配合的凸模，其特征在于，所述凹模上设置有凹模镶块，所述凸模上设置有凸模镶块，所述凹模镶块与凸模镶块均可调。
6.根据权利要求5所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述凹模的上表面设置为勾状。
7.根据权利要求5所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述压边圈上设有键槽，定位键以及可更换的压边圈镶块，所述定位键安装在定位槽内，用于更换压边圈镶块时的定位。
8.根据权利要求5所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，用于固定安装凹模镶块的螺钉孔设置在凹模镶块的侧面。
9.根据权利要求6所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，用于固定安装压边圈镶块的螺钉孔设置在压边圈镶块的侧面。
10.根据权利要求5所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性的模具，其特征在于，所述凸模的底面设置有两个销孔，一个呈圆形，一个呈椭圆形。
11.根据权利要求5所述的一种测试高强钢板剪切开裂特性模具，其特征在于，所述压边圈与凹模上均设置有定位孔，通过定位孔对正凹模与压边圈。
【文档编号】G01N3/24GK104075949SQ201310106403
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】刁可山, 蒋浩民, 陈新平, 谢坚强 申请人:宝山钢铁股份有限公司